一种ARM处理器仿真器的设计

介绍了目前流行微处理器仿真技术,在此基础上提出了用面向对象语言(java)实现ARM处理器的仿真的设计思路。把软件仿真处理器划分为5个部分：指令集仿真,MMU仿真,CACHE仿真,流水线仿真,处理器内部寄存器仿真。重点介绍了指令集,MMU和流水线仿真的设计思路。

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第 l卷第2 9期20 0 6年 4月

四川理工学院学报 (自然科学版 )J OURNALOF S CHUAN I UNI RS TY VE I OF

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文章编号：17— 59( 0 6)0— 0 6 0 6 3 14 20 2 02 -4

一

种 A M处理器仿真器的设计 R何海涛，罗克露，罗毅

(. 1电子科技大学计算机学院，成都 60 5;2 10 4,四】理工学院电子与信息工程系， l 1四川自贡 630 ) 400摘要：介绍了目前流行微处理器仿真技术，在此基础上提出了用面向对象语言 (aa j )实现 A M v R处理器的仿真的设计思路。把软件仿真处理器划分为 5个部分：指令集仿真， MMU仿真，C C E仿 A H真，流水线仿真，处理器内部寄存器仿真。重点介绍了指令集，MMU和流水线仿真的设计思路。 关键词：A RM处理器；仿真器；指令集仿真；MMU仿真；流水线仿真中图分类号：T 3 1 P 9文献标识码：A

引言仿真器是一种用以模拟程序在目标芯片上运行情况的工具，主要分为硬件仿真器和软件仿真器。硬件仿真器的程序是在目芯片上运行的，标软件只提供一个界面，以供用户了解程序运行的情况。软件仿真器(m l 0是以纯软件的形式来仿真程序在目标芯片上的运行，不需要目标芯片及其任何配套硬件 s u t) i ar的支持。 软件仿真器又分为结构仿真器和指令仿真器。前者是对目标芯片的完全描述，它不但仿真了芯片的

指令集和寄存器、存储器和中断处理机制等硬件装置，还仿真了芯片的流水级，因而可以对芯片的各项性能给出更详细的描述，当然它的开发也需要较长的时间。指令仿真器只是对指令运行的结果加以仿真， 这样虽然减少了一些功能，但可以在更短的时间内完成它。 当前的指令仿真器主要有两种：一种是解释型指令仿真器，它将应用程序存入仿真的存储器中，运行时逐条取出进行仿真，并将结果存入仿真的寄存器或者存储器中，其仿真速度较慢。另一种是编译型指令仿真器，它先将应用程序反编译为高级语言 (通常是c语言 )文件，然后再优化为主机的汇编语言， 最后执行，仿真速度较快。,

目前，已经有了一些软件仿真器，如：A M l o,syy,V w r,qm,s pe a r,但这 R u t kee m ae e u i l cl等 ar m s a些仿真器大多注重执行效率，大多采用汇编和c语言编写，软件的可读性、代码可维护性不强。本文论述的A M R仿真器的设计目标是用于验证应用程序的逻辑正确性以及提高仿真器的可扩展性和易编性， 因此，采用解释型的指令仿真模型，并采用面向对象设计方法分析。

1仿真器的结构以 A M处理器为例，A M处理器和 X 6 R9 R 9 8处理器有很大区别。 (1) R A M是 RS IC结构， 7有种模式，每种模式下有不同可见的寄存器组； ( 2) R 9 A M采用了 H ra结构； a r vd (3) R 9 A M有内部协处理器 ( P 5来完成 MM C 1) U和流水线管理等功能； (4) R A M处理器有精简指令集 ( h m Tu b o通过分析 A M的基本组成我们可以划分出基本的对象，而其内部的数据流向可以作为对象之间消 R收稿日期：20 .01 051 7基金项目：科技部中小企业创新基金 (￣C 62 1 f 22 1 ) 4作者简介：何海涛 ( 95 ) 17一，男，四川蓬溪人，硕士，讲师，主要研究方向为嵌入式实时挺作系统、嵌入式系统应用